Nutz- und Sonderfahrzeugbau Augmented Reality – So lassen sich Varianten schnell und fehlerfrei produzieren

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Im Nutz- und Sonderfahrzeugbau, wo hohe Variantenvielfalt und geringe Stückzahlen die Norm sind, müssen Werker viel Handarbeit leisten. Die dynamische Laser- und Videoprojektion kann manuelle Tätigkeiten in der Produktion wesentlich vereinfachen und effizienter gestalten.

Nutz- und Sonderfahrzeuge wie gepanzerte Limousinen, Rennfahrzeuge, Bau- und Landmaschinen sowie Rettungswagen müssen für spezifische Aufgabengebiete geeignet sein. Deshalb verfügen diese Fahrzeuge über besondere Aufbauten, Funktionen und Ausstattungsmerkmale und werden in der Regel auch nur in kleiner Stückzahl produziert. Zudem erwarten Kunden heutzutage, dass sie ihr Fahrzeug ausnahmslos nach ihren Wünschen im Konfigurator zusammenstellen können und sich die Innenausstattung beispielsweise im Cockpit frei wählen lässt. Das gilt für Landmaschinen und Wohnmobile ganz ähnlich wie für Pkws. Für einen solch anspruchsvollen Markt zu produzieren ist keine leichte Aufgabe. Die Vielzahl an Varianten und die hohe Komplexität der hergestellten Produkte führen zu vielerlei Herausforderungen.

Mehr Varianz bedeutet ein höheres Fehlerpotenzial

In der modernen Sonder- und Nutzfahrzeugproduktion muss der Mitarbeiter regelmäßig zwischen vielen verschiedenen Modellvarianten hin- und herspringen, die jeweils eigene Besonderheiten aufweisen. Das erschwert die Übersicht, woraus Produktionsfehler entstehen können.

Eine weitere Herausforderung stellen die teils äußerst speziellen Bauformen dar, mit denen Werker im Nutz- und Sonderfahrzeugbau konfrontiert sind. Baufahrzeuge, Landmaschinen und Rennfahrzeuge haben zum Beispiel häufig Bauteile mit gewölbten Flächen. Elemente exakt zu positionieren, gestaltet sich schwieriger, je komplexer die Form ausfällt. Mit einem Zollstock können hier keine präzisen Bemaßungen durchgeführt werden. Alternativ haben Werker noch die Möglichkeit, taktile Messmittel wie Messarm oder Ständermessmaschine einzusetzen, was allerdings zeitraubend ist.

Zu den vorher genannten Problemstellungen gesellen sich dabei noch die stetig wachsenden Qualitätsanforderungen. Kunden haben heute generell wenig Verständnis für Mängel – schon gar nicht bei teuren Unikaten. Bei diesen zahlreichen Anforderungen bietet Augmented Reality eine lohnende Unterstützung.

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Augmented Reality bietet viel Flexibilität bei vergleichsweise geringen Einführungskosten

Mit der dynamischen Laser- und Videoprojektion gelingt es, manuelle Arbeitsschritte zu vereinfachen und die Präzision zu optimieren. Die Technologie bietet mehr Flexibilität, Effizienz und Sicherheit als ein Zollstock oder taktile Messmittel wie Ständermessmaschinen. Ein Laser- oder Videoprojektor projiziert CAD-Daten lagerichtig und präzise in 3D selbst auf bewegte Werkstücke. So erkennt der Arbeiter am Band sofort, wo er welches Bauteil anbringen muss. Der Schulungsaufwand für die Einführung neuer Varianten ist dabei gering. Über Datenschnittstellen zum PLM-System sowie zur Fördertechnik können die Inhalte auch vollautomatisiert zur Anzeige gebracht und in vielen Fällen bereits während der Montage mit Hilfe von integrierter Bildverarbeitung auch gleich überprüft werden. Verglichen mit einer automatisierten Fertigung durch Roboter amortisiert sich diese Augmented Reality-Lösung gerade bei kleinen Losgrößen sehr schnell. Zudem muss das Unternehmen keine physischen Schablonen anfertigen und lagern. Dabei ist es möglich, die Lösung wahlweise fest in die Fertigungsinfrastruktur zu integrieren oder mobil an verschiedenen Montageplätzen zu nutzen. Welche Variante besser geeignet ist, hängt vom Anwendungsfall ab.

So optimiert AR das Qualitätsmanagement

In der Qualitätssicherung erweist sich die dynamische Laser- und Videoprojektion ebenfalls als wertvolle Unterstützung. Sie zeigt unmittelbar die exakte Soll-Positionierung von Bauteilen auf dem Werkstück an, der Mitarbeiter muss nicht mehr aufwendig nachmessen und er ist in der Lage, viel einfacher und effizienter das Ergebnis zu kontrollieren. Die Projektion erleichtert zudem die Fehlersuche und die Ausarbeitung von Lösungen. Außerdem verringert sie die Möglichkeit von Verwechslungen. Bei einer großen Variantenvielfalt gibt es zum Beispiel viele Optionen, welche Löcher für die Lackierarbeiten maskiert werden müssen. Eine AR-Visualisierung zeigt für jede Variante automatisch die richtige Positionierung an. Das Konzept funktioniert auch in die andere Richtung: So erkennen die Kameras des AR-Systems exakt, wo der nächste Arbeitsschritt beginnt und können diesen mithilfe von digitaler Bildverarbeitung in vielen Fällen zuverlässig analysieren und Ergebnisse im digitalen Zwilling abspeichern. Zudem lassen sich auf diese Weise auch Projektionsinhalte unmittelbar dynamisch steuern, indem von einem Arbeitsschritt zum nachgelagerten weitergeschaltet wird.

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Beispiel: fest integrierte AR in der Caravan-Produktion

In manchen Fällen lohnt sich eine statische Integration der AR-Lösung in die Produktionsumgebung. Ein Wohnwagen-Hersteller nutzt das zum Beispiel für die Fertigung großer Sandwich-Panels: Über dem Band befinden sich pro Beleimungstisch zwei fest installierte Projektoren. Wenn ein Bauteil dort mit der Fördertechnik ankommt, wird die Projektion automatisiert über die Anlagentechnik angetriggert. Die richtigen CAD-Daten werden im AR-System abgerufen und direkt auf das Bauteil projiziert. Der Werker kann jetzt sofort mit der Montage beginnen. Auch über Änderungen im Design braucht er sich keine Gedanken zu machen, denn die Projektion zeigt ihm immer an, was er wissen muss – egal ob es sich um ein neues oder ein bereits häufig produziertes Modell handelt. Nach einmaliger Konfiguration mithilfe eines CAD-Datenmodells ist der Caravan-Hersteller in der Lage, neue Varianten sofort am Band zu produzieren.

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AR-Technologie ist die Zukunft des Nutz- und Sonderfahrzeugbaus

In Zukunft wird die Variantenvielfalt in der Fahrzeugherstellung weiter stark zunehmen. Dabei steigen auch die Kundenerwartungen und Qualitätsanforderungen an die Herstellung. Wer diesen Erwartungen nicht gerecht werden kann, erleidet somit Nachteile im Wettbewerb. Um weiterhin am Markt durchsetzungsfähig zu bleiben, brauchen Hersteller optimale technische Unterstützung. Gerade in den industriellen Bereichen, wo sich Vollautomatisierung aufgrund der kleinen Stückzahlen nicht amortisiert, wird die AR-Technologie zu einer unverzichtbaren Stütze. Indem sie digitale 3D-Daten unmittelbar für den Werker bereitstellt, ist sie in der Lage, komplexe manuelle Prozesse effizienter zu machen. Gerade bei Unikaten und Kleinserien im Nutz- und Sonderfahrzeugbau lohnt sich Augmented Reality. So verkürzen die Hersteller Montagezeiten, steigern die Qualität und bauen ihre Wettbewerbsfähigkeit aus.

* Dr. Peter Keitler ist Gründer und CEO von Extend 3D.

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